本文關鍵詞：藤莖類秸稈滾筒式切割裝置及性能試驗研究

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【摘要】：在農作物籽實收獲后,殘留物中蘊含大量的有機質、無機質及其他微量元素,是一種用途廣泛且再生能力強的生物資源,也是農業(yè)活動中利用較高的有機肥源。切割粉碎是秸稈各種資源化處理最基本的工藝手段之一。目前市面上的秸稈切割粉碎裝置存在功耗大、成本高,切割不完全、粉碎不均勻,工作環(huán)境粉塵污染嚴重等缺點,極大限制了秸稈資源化處理的應用與推廣,秸稈焚燒時有發(fā)生,造成環(huán)境污染、資源浪費,且嚴重威脅交通安全,成為社會關注焦點之一。尤其是近年來隨著大棚溫室等設施農業(yè)生產普及,產生數量巨大的藤莖類秸稈,其切割處理更難,對現代設施農業(yè)健康綠色生產帶來巨大壓力。本文結合秸稈基質化對切割工藝的要求,針對目前藤莖類秸稈切割困難、功耗高等難題,基于滾筒式切割與一般切割粉碎方式相比,具有效率高、能耗低、噪音低等優(yōu)點,提出藤莖類秸稈滾筒式切割直接切碎方法。在此基礎上,以茄子藤秸稈為切割對象,針對滾筒式切割對不同秸稈適應性存在不足的問題,開展專用切割裝置及性能試驗研究,對促進秸稈資源化利用具有十分重要工程應用價值和實踐指導意義。主要研究的內容和結果如下:(1)滾筒式切割裝置設計計算及理論分析。分析了滾筒式切割裝置的基本工作原理,確定了秸稈滾筒式切割裝置的技術要求,對切割裝置主要部件設計計算分析。結果表明:螺旋刃口等滑切角的切割方式有利于韌性較大的藤莖類秸稈切割;綜合分析得到切割參數為:切割轉速為9.16m/s,切割器安裝4把動刀,定刀為平口開刃式刀片,切割間隙為0.1-0.4mm時,切割性能較好、穩(wěn)定性高。對皮帶輸送裝置和壓料裝置進行設計分析,結果表明:皮帶輸送裝置、壓料裝置與切割器配合工作,可對形狀不規(guī)則、分支多的秸稈進行壓緊壓實均勻連續(xù),穩(wěn)定輸送并切割,從而提高切割效率。(2)不同秸稈切割層數下動定刀切割有限元仿真分析。結果表明:動定刀的應變及應力值隨著秸稈切割層數的增加而增大;且應變與應力增加幅度隨著秸稈切割層數增加而變緩;動定刀所受的切割力均勻,使得應力應變分布均勻,切割穩(wěn)定。利用離散元軟件對不同長度的秸稈顆粒仿真試驗分析。結果表明:較長的秸稈顆粒(大于24mm)拋送至滾筒下方的刀片區(qū)較多,少數長秸稈顆粒被拋送至刀外區(qū)。(3)分析滾筒式切割性能主要影響因素以及之間關系,建立切割長度控制數學模型。運用機械工程測試技術與傳感器技術,以LabVIEW虛擬儀器為平臺,采用模塊化設計方法,設計了滾筒式切割裝置的性能試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)對采集到的切割轉速、扭矩和輸送速度等信號進行處理,通過計算獲得功耗和生產效率等性能指標,并在虛擬儀器平臺上顯示和分析。通過對切割轉速和輸送速度的調控,實現對秸稈切割長度穩(wěn)定準確控制。(4)滾筒式切割裝置切割試驗研究。對裝置進行切割試驗,分析在不同秸稈層數、切割轉速及皮帶轉速下的切割性能:驗證了螺旋刃口刀片的切割器與壓料裝置、皮帶輸送裝置配合工作時,降低切割功耗、提高切割效率;秸稈切割層數的增加提高了生產效率,降低了切割功率,且切割長度保持不變;增大切割轉速可以增加切割長度、降低切割功率;增加皮帶輸送速度可降低功率、提高切割效率。通過茄子藤秸稈滾筒式切割裝置多因素交叉切割試驗,分析得到最佳切割性能:在切割轉速度為700rpm、皮帶輸送速度為200rpm,切割層數為5層,含水率為8%時,秸稈切割長度穩(wěn)定在30mm,切割功率約1.2KW,切割生產效率為1248Kg/h。在相同切割功率下,生產效率有顯著提高。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S226

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